JP7244111B2 - マルチプロセスマシン用伐採ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載した型式のマルチプロセスマシン用の伐採ヘッド（ｆｅｌｌｉｎｇ ｈｅａｄ）、特にその懸架装置（サスペンション装置、ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）に関する。

従来のマルチプロセスマシンはマシン本体、少なくとも一つのブームを有するブーム部、樹木を伐採し、かつさらに処理する伐採ヘッドを有する。伐採ヘッドはジョイントを介して上記ブームに懸架する。

本発明は伐採ヘッド、特にその懸架装置に関する。懸架装置は伐採ヘッドとマシン本体との間に位置する。マシン本体としては特定の刈り取り機（本体）か、あるいは従来式の回転掘削機が使用できる。

掘削機は丸太の大枝を切り取り、切断するだけでなく、道路側部の荷揚げ場における仕分けを行う伐採ヘッドの好適なベースである。より一般的には、用語“マルチプロセスマシン”を使用することが可能であり、この場合マルチプロセスマシンか伐採ヘッドのいずれかを意味する。

具体的な従来の掘削機のブーム部は掘削作業のために設計されているため、このマシンを丸太の採取に使用する場合には多数の応用が必要になる。ブームの移動範囲は作業時不利に働く。ブームヘッドは十分高く持ち上げることができないからである。伐採ヘッドは堆積した丸太、マシン自体の走路に、あるいは地面にさえ接触する傾向がある。

解決策は、懸架装置を低くすることである。このように構成すると、伐採ヘッドの揺れも小さくなる。低い、即ち短い懸架装置を操作しても、性能が直接改善することはない。自由懸架式の伐採ヘッドにおける懸架装置の動作は、伐採ヘッドの重心のブームヘッドのピンに対する関係に基づくからである。換言すると、より長いサスペンジョン装置に対してはより小さな揺れ角度でも十分である。一つのシリンダーの使用時に揺れ角度がほぼ１２０°で一定している場合、短い懸架装置ではほぼ１５０°が必要である。さらに、一つのシリンダーが発生する回転トルクが、先端位置ではすぐ小さくなる。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題を解決し、改良懸架装置を提供することにある。本発明の特徴については、請求項１に記載する通りである。

油圧シリンダーがフレームとビームとの間で中間アームを介して次々と旋回するようにフレームジョイントおよび第２油圧シリンダーにピボット式に従って取り付けた自由に回転する、比較的短い中間アームを懸架装置に取り付けた場合、驚くべき作用効果が実現できる。即ち、それは通常、広い回転範囲をもつ自立式でかつ効率のよい回転体である。

以下、マルチプロセスマシンにおける本発明に係る懸架装置を示す添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

丸太処理位置にあるマルチプロセスマシンを示す図である。 樹木伐採位置にあるマルチプロセスマシンを示す図である。 懸架装置の自由に旋回するアームを他の構成部材に接合した状態を示す図である。 中間アームを示す図２の状態の断面図である。 図１の状態を横方向に投影した断面図である。 システムの動作を示す油圧図である。

図１に本発明に係る懸架装置を示す。伐採ヘッドはフレーム１０、大枝伐採ブレード１２、丸太の送り出し装置１１およびクロスカットソー１３を有する。送り出し装置１１としては丸太をブレード１２から引っ張り出すローラー駆動式、トラック駆動式やパルス動作式のものを使用できる。

図１は、２つのトラックで駆動する送り出し装置１１を示す概略図でもある。クロスカットソー１３はチェーンソーであるが、ギロチン型のものも使用できる。伐採ヘッドには、所謂カッターヘッドとして機能する送り出し装置を併用しなくてもよい場合がある。即ち、樹木の伐採にのみ使用する場合である。

回転装置３０は、ピン３１を使用してマシン本体のブーム４０に懸架する。さらに、所謂リンク３２は回転装置３０とブーム４０との間に設ける。回転装置３０には、別な回転モーターを設けることもでき、このモーターはこれらの間の歯車伝導またはチェーン伝導によって補完される。懸架装置２０のフレームについては、２つのビームまたはアーム２１で構成するのが有利である。ビーム２１については、下端ではスリーブ２８（図３、図４および図５を参照）によって、上端ではフランジ２３によって接続する。次に、このフランジ２３を回転装置３０に接続する。下端では、ビーム２１（図１には図示しない）間のスリーブ２８は、フレームジョイント２２のピンに巻き付くため、ビーム２１およびスリーブ２８がフレームジョイント２２のピンの周囲で回転できる。スリーブ２８はビーム２１間に接続する。即ち、このスリーブ２８は下端でこれらを結合する。別なスリーブ２９をビーム２１間においてスリーブ２８に設ける。スリーブ２９が中間アーム２６のプレートだけでなく、プレート内のシリンダー２５および２７のアームの接続ロッド２６１、２６２を結合する。さらに、ピン２４でシリンダー２５の一端をビーム２１に接続し、そしてピン２１０でシリンダー２７の他端をフレーム１０に接続する。

中間アームの有効長さ、即ちジョイント間隔ｒ（２２－２６１／２６２）は、フレームジョイント２２と、旋回移動するピン２４との間の距離Ｌのおよそ２４％（一般的には１５％～３５％、より好ましくは２０％～２８％）である（図６を参照）。なお、中間アームのジョイント間隔ｒは、フレームジョイント２２と回転体３０の支持ジョイントとの間の距離の長さから計算してビーム全体の長さの一部（６％～１５％）である。代わりに、中間アームの当該ジョイント間隔ｒは、油圧シリンダー２５および２７の行程長さｓと同程度である（図６を参照）。より具体的には、ジョイント間隔ｒは油圧シリンダー２５、２７の行程長さｓの７０％～１１０％、より好適には８０％～１００％である。

図２～図５を参照して操作を説明する。図２において、伐採ヘッドは自由に吊り下げることができ、懸架装置２は回転装置３０の方に向いた垂直方向に位置する。ピン２４、２６２に対する、そしてそれに対応するピン２６１、２１０に対するシリンダー２５および２７の長さは自由に設定できる。中間アーム２６のピン２６１および２６２を自由に回転するスリーブ２９に接続しているからである（図３を参照）。即ち、このスリーブ２９はビーム２１を接続するスリーブ２８に巻き付き（図３～図５を参照）、スリーブ２８はピン２２を中心にして回転する。中間アームに接続された制止装置（ｓｔｏｐｐｅｒ）２６３は、フレーム（図示なし）内に同等な制止装置を備えているため、中間アームが正常な回転範囲から滑り出ることはない。一般的に、この同等な制止装置は必要ない。中間アーム２６がほぼ中心位置で安定しているからである。図５に処理すべき丸太５０を示す。図５は、懸架装置２０の底部を示す横断面図でもある。図４は、伐採ヘッドを示す部分断面図である。

図１～図６において、シリンダー２５および２７は同一平面内に順次配置する。従って、スリーブ２９によって支持された中間アーム２６は２つのピン２６１、２６２を有することになる。

油圧シリンダー２５および２７の油圧制御は従来と全く同じである。ただし、一つの油圧シリンダーの代わりに、本システムはシリンダー側およびピストンロッド側の両者において２つの油圧シリンダーを並置する（図６を参照）。油圧シリンダーに異なる供給源を設けるより複雑な接続を排除するものではない。

図６を参照して説明すると、弁２６６が回転方向を制御するか、あるいは浮動状態のままにしておく。即ち、接続ＡおよびＢについては、刈り取り機が自由に浮動するように設定するのが最適である。あるいは、回転を行った後に接続ＡおよびＢを閉じてもよい。シリンダー側をライン２６５（Ｂ）に接続し、ピストン側をライン（Ａ）に接続する。

一つの実施態様では、シリンダー２５および２７については、共通ピン（図示せず）を用いて中間アームに固着できるように並置する。

図１～図６に示す実施態様では、シリンダー２５および２７は順次設ける。このようにすると、横方向のスペースを節約できると同時に、スリーブ２８および２９に対する負荷が横方向において対称になる。中間アーム２６の突起が２つのピン２６１および２６２を共有するため、油圧シリンダー２５および２７のアームの端部を相互に動作するように取り付けることができる。油圧シリンダー２５、２７は長さが等しく、同じ行程長さを有する。

図２において、懸架装置は、伐採ヘッド１が垂直方向にある所謂伐採位置にある。シリンダー２５および２７は延伸している（図４を参照）。ピン２６１、２６２が中間アーム２６を介してスリーブ２９（図示せず）を回転させると、両シリンダーのトルク角度がほぼ等しくなる。これらシリンダー２５および２７の作用により自由に回転するスリーブ２９が回転する。シリンダーの寸法については、両シリンダーのトルクがこの位置においてほぼ等しくなるように設定する。さらに、本構成の場合、一つのシリンダーからの長い行程は必要ないが、特に伐採位置において懸架装置２によって得られるトルクは、シリンダーが発生する最大トルクのほぼ８０％±１０％である。シリンダーが一つのシステムでは、得られるトルクはほぼ３０％±２０％程度に過ぎない。懸架装置は常に垂直方向を僅かに超えて、図では５°＋５°程度回転する必要がある。伐採ヘッドが所謂後退位置にある場合、ギャップ内にある丸太は５０°程度傾く。この位置は、特に斜面で作業を行う場合に必要である。この場合、シリンダー２５および２７は後退する。この位置では伐採位置に比較して必要なトルクは小さい。即ち、より低い（小さな）トルクが許される。図示から理解できるように、この場合でもトルク値は最大トルクのほぼ６０％±２０％である。このように、５０°±１０％の後退位置を実現でき、必要性によくマッチする値である。

１：伐採ヘッド
２：サスペンション装置、懸架装置
１０：フレーム
１１：送り出し装置
１２：ブレード
１３：クロスカットソー
２０：懸架装置
２１：アーム、ビーム
２２、２４、３１、２１０、２６１、２６２：ピン
２３：フランジ
２５、２７：シリンダー
２６：中間アーム
２８、２９：スリーブ
３０：回転装置
３２：リンク
４０：ブーム
５０：丸太
２６１、２６２：接続ロッド
２６３：制止装置
２６５：ライン
２６６：弁
Ａ、Ｂ：接続、ライン
Ｌ：距離
ｒ：ジョイント間隔
ｓ：行程長さ

Claims (9)

1. 樹木を伐採し、さらにこの樹木を処理するマルチプロセスマシン用の、ジョイント（３１、３２、３３）を介してローダー部のブーム（４０）に懸架する伐採ヘッドであって、このマルチプロセスマシンがこれを回転させる回転体（３０）、懸架装置（２０）、アクチュエータ部、樹木を伐採かつ処理するための前記懸架装置（２０）に接続した前記アクチュエータ部のフレーム（１０）を有し、
   前記懸架装置が、前記懸架装置のアーム（２１）であって、前記回転体（３０）に接続された前記アーム（２１）、および底部の前記アクチュエータ部のフレーム（１０）を支持して横断するフレームジョイント（２２）を有し、行程長さ（ｓ）を有する一つの油圧シリンダー（２５）の一端が、ピン（２４）を用いて前記アーム（２１）にピボット方式で取り付けられており、そして、前記フレーム（１０）に対して前記懸架装置を回転させ、アクチュエータ部を伐採および処理位置に回動する伐採ヘッドにおいて、
   前記懸架装置がさらに、前記懸架装置の前記アーム（２１）に比べて相対的に短く、かつ前記フレームジョイント（２２）にピボット方式で取り付けられる自由回転式の中間アーム（２６）、および、一端において前記アクチュエータ部の前記フレーム（１０）にピボット方式で取り付けられる別な油圧シリンダー（２７）を有し、
   両油圧シリンダー（２５、２７）の他方の端部は、前記中間アーム（２６）にピボット方式で取り付けて、
   前記中間アーム（２６）のジョイント間隔（ｒ）は、前記回転体（３０）の前記ジョイント（３１、３２，３３）と前記フレームジョイント（２２）との間の距離である前記アーム（２１）および前記回転体（３０）を含む全ビーム長さに対して分数であり、且つ前記アーム（２１）の前記ピン（２４）が前記フレーム（１０）を構成する２つの板（１０´、１０´´）の間の内側および外側に移動かつ回動するように前記全ビーム長さの分割長さにしたことを特徴とする伐採ヘッド。
   
2. 前記油圧シリンダーを操作する油圧システムにおいてピストンロッド側およびシリンダー側の両側において前記油圧シリンダー（２５、２７）を並列接続する請求項１に記載のマルチプロセスマシン用の伐採ヘッド。
   
3. 前記油圧シリンダー（２５、２７）を操作する３位置制御スイッチ（２６６）を有し、並列に接続する接続部（Ａ／Ｂ）の任意の側を圧力ライン（Ｐ）に導き、そして側部（ＡおよびＢ）を中心位置において接続し、前記伐採ヘッドを自由に浮動させる請求項２に記載のマルチプロセスマシン用の伐採ヘッド。
   
4. 前記中間アーム（２６）のジョイント間隔ｒが、前記油圧シリンダー（２５、２７）の行程長さｓの７０％～１１０％、より好ましくは８０％～１００％である請求項１～３のいずれか１項に記載のマルチプロセスマシン用の伐採ヘッド。
   
5. 前記中間アーム（２６）のジョイント間隔ｒが、ビームを回転させる前記ピン（２４）と前記フレームジョイント（２２）との間の距離の長さＬの１５％～３５％、より好ましくは１８％～２６％である請求項１～４のいずれか１項に記載のマルチプロセスマシン用の伐採ヘッド。
   
6. 前記中間アーム（２６）に対しては側部に、共通なピボットシャフトに対して並列にピボット方式で前記油圧シリンダー（２５、２７）を取り付ける請求項１～５のいずれか１項に記載のマルチプロセスマシン用の伐採ヘッド。
   
7. それぞれ対応するピボットシャフト（２６１、２６２）を使用して、前記油圧シリンダー（２５、２７）を前記中間アーム（２６）に同じライン上においてピボット方式で取り付ける請求項１～５のいずれか１項に記載のマルチプロセスマシン用の伐採ヘッド。
   
8. 前記油圧シリンダー（２５、２７）の行程長さが実質的に等しい請求項１～７のいずれか１項に記載のマルチプロセスマシン用の伐採ヘッド。
   
9. 前記伐採ヘッドが請求項１～８のいずれか１項に記載の型式であるマシン本体、ブーム部、およびこのブーム部の端部に懸架した伐採ヘッドを有するマルチプロセスマシン。

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